نواحی اقلیمی سرزمین ایران

چکیده
   بررسی بیست و هفت عنصر اقلیمی در مقیاس سالانه نشان می دهد که اقلیم ایران ساخته شش عامل است. این عوامل به ترتیب اهمیت عبارتند از عوامل گرمائی، نم و ابر، بارشی، بادی غباری و تندری. بارزترین ویژگی اقلیمی سواحل جنوبی ایران گرما و پس از آن نم و ابر و تابش است. در سراسر کمربند شمالی ایران نم و ابر آشکارترین ویژگی اقلیم است. در سواحل خزر و رشته کوههای زاگرس بارش چهره غالب اقلیم است. در زاگرس پس از بارش تابش نقش ارزنده ای در شکل گیری اقلیم دارد. در مرزهای شرقی ایران باد و غبار چهره معمول اقلیم است و همین عامل در سواحل خلیج فارس در درجه سوم اهمیت قرار دارد. در گوشه شمالغرب و جنوبشرقی ایران تندر عامل اقلمی چیره است. یک تحلیل خوشه ای بر روی یک نمونه هزار تائی و بر اساس شش عامل یاد شده وجود پانزده ناحیه اقلیمی در ایران را نشان می دهد. آرایش مکانی این نواحی اقلیمی موید نقش همسایگی با دریاها و نیز ارتفاع در شکل گیری اقلیم های ایران است.پهنه بندی اقلیمی یعنی  شناسائی پهنه هائی که از آب و هوای یکسانی برخوردارند داستانی دراز دارد که از زبان لیناکره می شنوید: در دو سده گذشته تعیین نواحی اقلیمی عمدتا مرهون چند دانشمند آلمانی بوده است. در سال 1817 آلکساندر فون همبولت نقشه میانگین دمای سالانه جهان راترسیم کرد. ولادیمیر کوپن (1940-1846) این نقشه را اصلاح کرد و در سال 1884 نقشه دامنه دمای فصلی جهان را ترسیم کرد که سر انجام پیدایش روش طبقه بندی اقلیمی وی را بدنبال داشت. پس از آن کارلوس لینه در سال 1735 طبقه بندی گیاهی ودر سال 1802 لورک هوارد طبقه بندی ابرها را ارائه کردند.  این دو طبقه بندی همانند روش طبقه بندی اقلیمی کوپن پایگانی( سلسله مراتبی ) بودند. در واقع کوپن در سنت پطرزبورگ گیاه شناسی می خواند و برای اخذ دکتری به هایدلبرگ آمد. وی روی اثر دما بر رشد گیاهان به تحقیق پرداخت. به همین دلیل است که در طبقه بندی اول کوپن سطح اول طبقه بندی با پنج آستانه دمائی مشخص می شود. این آستانه ها محصول مطالعاتی بود که او در سال 1884 روی انواع گیاهان انجام داده بود. کوپن بارها در روش خود تجدید نظر کرد بویژه در سال 1918 و آخرین بار در سال 1936 در سن نود سالگی.
     در سال 1924 کوپن به همراه دامادش آلفرد وگنر (1930-1880) از آلمان به گِراز اطریش رفت. دانشگاههای آلمان وگنرهواشناس را به علت ارائه نظریه اشتقاق قاره ها از خود رانده بودند. در گِرا ز کوپن شواهد زمین شناختی فراوانی در تائید نظریه اشتقاق قاره ها پیدا کرد. از این گذشته وی به همراه رادلف گایگر (1981-1894) نظام طبقه بندی اقلیمی تازه ای را در سال 1936 پایه گذاری کرد که بعد ها گایگر در آن تجدید نظرهائی کرد. گایگر مطالعات خود را بر اقلیم قشر جو مجاور زمین و اثرات ناهمواری و کاربری اراضی بر آن  متمرکز کرد و رشته میکرو کلیماتولوژی را پدید آورد.
     طبقه بندی کوپن بخش بزرگی از استرالیا را بیابانی یا نیمه بیابانی معرفی می کرد و گریفیت تیلور(1963-1880) به سبب جانبداری از این روش که مانع گسترش استرالیا تلقی می شد موقعیت سیاسی بدی پیدا کرد و کتاب جغرافیای او در غرب استرالیا تحریم شد. به همین دلیل وی در سال 1928استرالیا را به قصد کانادا و بعدا آمریکا ترک کرد.
     در ایالات متحده وان تورنت وایت (1963-1892) در سال 1931 یک روش طبقه بندی پایگانی را بر حسب الگوی سالانه رطوبت خاک معرفی کرد. در این روش بارش به عنوان ورودی و تبخیر به عنوان خروجی معرف موازنه آب و ذخیره رطوبتی خاک بودند ولی عملا دما به نمایندگی از تبخیر بکار می رفت. بررسی ها نشان داد که در نیوزیلند جز برای عرض های پائین روش تورنت وایت نسبت به روش کوپن تصویر مقبول تری از اقلیم بدست می دهد. بعد ها یعنی در سال 1948 رطوبت خاک جایگاه بالاتری در روش طبقه بندی اقلیمی تورنت وایت پیدا کرد. در همان سال پنمن(1984-1909) در انگلستان روشی برای محاسبه تبخیر ارائه داد که بر مبانی فیزیکی استوار بود و به همین دلیل روش تورنت وایت که روشی تجربی بود را از میدان بدر کرد.

    از این پس روش های کمّی جای روشهای سنتی طبقه بندی اقلیمی را  گرفتند و آرام آرام روشهای ایستای سنتی که در آنها معیار و آستانه ها ی طبقه بندی از پیش تعیین شده ( گمارشی) بود و محصول آنها نقشه های چاپی جای خود را به روشهای پویای کمّی دادند که که در آنها معیار و آستانه ها را شرایط مسئله تعیین میکرد ( طبقه بندی کاربردی) یا اساسا اقلیم بر حسب سامانه های همدید() پدیدآورنده آن یبقه بندی میشد(طبقه بندی زایشی) یا شناسائی نواحی اقلیمی متکی بر تحلیل های چندمتغیره بود(طبقه بندی آماری).
    در ایران پهنه بندی اقلیمی ثابتی(1348) و علیجانی(1374) به نقل از حجتی زاده از معدود کوشش هائی است که برای شناسائی نواحی اقلیمی ایران انجام گرفته است.به جز این کوششها که برای شناسائی نواحی اقلیمی ایران انجام پذیرفته دیگر مطالعاتی که تاکنون انجام پذیرفته اند بیشتر یک عنصر اقلیمی را روی یک قلمرو محدود بررسی کرده اند. برخی از این تحقیقات در شناسنامه پایان این نوشتار آمده است. تعداد تحقیقاتی که تعداد زیادی عناصر اقلیمی را در قلمرو ملی مطالعه کرده باشند اندک است.
داده ها و روش شناسی
    داده های اقلیمی عمدتا بر روی نقطه یعنی ایستگاه های دیده بانی اندازه گیری میشوند. در حالی که غالبا نیازمند آگاهی های اقلیمی در باره یک پهنه هستیم. طبیعت نقطه ای دیده بانی های اقلیمی سبب میشود هر چند تعداد ایستگاهها را افزایش دهیم باز هم انتساب نتایجی که از تجزیه و تحلیل داده های ایستگاهها بدست میآید به تمامی یک پهنه درست نباشد. بویژه در مواردی که تغییرات مکانی عناصر اقلیمی زیاد است این دشواری بارزتر است. بنابر این نتایج یک تجزیه و تحلیل اقلیمی زمانی قابل تعمیم به پهنه های گسترده خواهد بود که میانیابی به عنوان یک مرحله ضروری برای تبدیل داده های نقطه ای به داده های پهنه ای پذیرفته شده باشد. در این صورت توری با یاخته های مناسب بر روی پهنه مورد مطالعه گسترانیده و مقدار عنصر اقلیمی در گره  گاهها برآورد میشود. این برآوردها که تمامی پهنه را میپوشانند از این پس مبنای همه داوری ها درباره اقلیم پهنه قرار میگیرند و از داده های ایستگاه ها به عنوان شاهد برای ارزیابی درجه قطعیت نتایج تحلیل ها استفاده میشود. بر این اساس به نظر میرسد فرایند تجزیه و تحلیل های مکانی میتواند مطابق الگوی نمودار (1) انجام پذیرد.
نمودار 1) فرایند تحلیل های مکانی
داده های خام ایستگاهها

گزینش روش میانیابی
شناسائی رفتار مکانی عنصر اقلیمی

کنترل کیفی داده ها




میانیابی
تجزیه ماتریس کواریانس
شناسائی و تفسیر الگوها



در این نوشتار میانگین سالانه 27 عنصر اقلیمی روی 120 ایستگاه هواشناسی کشور داده های نقطه ای را فراهم آوردند. این ماتریس 27*120 طی یک فرایند میانیابی کریگینگ به ماتریس 27*8144 روی سراسر ایران تبدیل شد. ماتریس اخیر داده های پهنه ای را بدست داد که از آن به عنوان ورودی یک تحلیل عاملی استفاده شد. یک تحلیل عاملی به روش مولفه مبنا و دوران مهپراش(واریمکس) نشان داد که 27 عنصر اقلیمی ایران را با توجه به همبستگی درونی میان آنها میتوان در شش عامل خلاصه کرد. به این ترتیب با تجزیه ماتریس کواریانس(همپراش) ماتریس  الگوی مکانی(ماتریس نمرات عاملی) به ابعاد 6*8144 و ماتریس عناصر اقلیمی تلفیقی( ماتریس بارهای عاملی ) به ابعاد 6*27 بدست آمد. مجموعه این دو ماتریس نشان می دهد کدام مجموعه عناصر اقلیمی در کدام بخش های ایران نقش چشمگیرتری در شکل گیری اقلیم بازی میکنند. با این حال تحلیل عاملی بیش از آنکه هدف نهائی تحلیل ها باشد بیشتر ابزاری است برای کاهش حجم داده ها از راه تلفیق عناصر اقلیمی همبسته با یکدیگر. به همین جهت معمولا از نتایج تحلیل عاملی به عنوان ورودی تحلیل های بعدی استفاده میشود.
    برای پاسخ به این پرسش که با توجه به عوامل سازنده اقلیم ایران چند ناحیه آب و هوائی در کشور وجود دارد یک نمونه تصادفی هزارتائی ازمقادیر نمرات عاملی برگزیده شد و یک تحلیل خوشه ای تلفیق پایگانی (سلسله مراتبی)  بر روی این ماتریس 6*1000 انجام شد. پس از روشن شدن گروه اقلیمی هر یک از نقاط نمونه تصادفی نتایج بر روی نقشه پیاده شد. با توجه به اصل موضوع  جغرافیائی "نزدیکی – همانندی"  انتظار داریم نقاطی که در یک گروه اقلیمی جا گرفته اند قلمرو مکانی یکپارچه ای را بپوشانند. تحقق این شرط در واقع میتواند تا اندازه ای  تائید کننده نتایج تحلیل عاملی وتحلیل خوشه ای باشد. پیاده سازی نقاط نشان داد که نقاط همگروه غالبا در همسایگی یکدیگر جا گرفته اند و بنا بر این مرز میان نواحی اقلیمی ترسیم شد( نقشه 7).
برای روشن ساختن بارزترین ویژگیهای هر یک از این نواحی میانگین نمرات عوامل شش گانه در قلمرو هر ناحیه محاسبه شد( جدول 4). مقادیر بزرگ مثبت نشاندهنده درجه اهمیت و غلبه یک عامل معین در ناحیه مورد نظر است. با این حال باید توجه داشت که درجه حاکمیت یک عامل در کانون ناحیه بیشینه است و با نزدیک شدن به پیرامون کاهش می یابد.
عوامل اقلیمی ایران
     تحلیل عاملی 27 عنصر اقلیمی سالانه ایران نشان می دهد که اقلیم ایران عمدتا حاصل عملکرد شش عامل است. این عوامل به ترتیب اهمیت عبارتند از: عامل گرمائی، عامل نم و ابر، عامل بارشی، عامل بادی غباری، عامل تابشی و عامل تندری. ذرجه اهمیت هر یک از این عوامل در شکل گیری نواحی اقلیمی ایران در جدول یک آمده است. مجموعه این شش عامل 89 درصد رفتار اقلیم ایران را توضیح میدهند.بررسی پراش خاص متغیرها نشان میدهد که بیشترین پراش تبیین شده مربوط به دمای شبنم بوده است(جدول 2). بارهای عاملی متغیرها بیانگر آن است که دمای کمینه، دمای میانگین، پائین ترین دما و دمای بیشینه بیشترین وزن را روی عامل گرمائی داشته اند. عامل دوم ترکیبی از میانگین نم نسبی، نم نسبی بیشینه، نم نسبی کمینه و ابرناکی بوده است(جدول 3). در عامل سوم روزهای بارانی و مقدار بارش بیشترین بار را داشته اند و عامل چهارم متغیرهای سرعت باد، تعداد روزهای غباری و دید افقی زیر دو کیلومتر را شامل میشود. عامل پنجم و ششم به ترتیب نماینده تعداد ساعات آفتابی و تعداد روزهای تندری هستند(جدول3).
جدول 1) اهمیت نسبی عوامل اقلیمی ایران
 
عامل ششم    عامل پنجم    عامل چهارم    عامل سوم    عامل دوم    عامل اول           
0.952    0.979    1.733    4.521    6.520    9.308    مجموع مربعات بارهای عاملی       
0.035    0.036    0.064    0.167    0.242    0.345    پراش نسبی       
0.889    0.854    0.818    0.754    0.586    0.345    پراش نسبی تجمعی     

    قلمرو حاکمیت عامل گرمائی سواحل دریای عمان و خلیج فارس است(نقشه 1). این بدان معناست که بارزترین جلوه اقلیم و ویژگی متمایزکننده اقلیمی در این قلمرو دماست. عامل نم و ابر در سراسر مرزهای شمالی ایران از یکسو و سواحل دریای عمان و خلیج فارس از سوی دیگر حاکمیت دارد(نقشه2). به عبارت دیگر در نوار شمالی ایران بارزترین ویژگی آب و هوائی ابرناکی و رطوبت است.با توجه به اینکه در کمربند ساحلی جنوب عامل تابشی نیز حاکم است(نقشه5) میتوان نتیجه گرفت که در نوار شمالی ابرناکی و در نوار جنوبی رطوبت غالب تر است. از سوی دیگر چون در تحلیل عاملی عوامل بر حسب بزرگی پراش تبیین شده مرتب شده اند روشن میشود که در نوار جنوبی گرما نقش درجه یک و رطوبت نقش درجه دو دارد. عامل بارشی در سواحل خزر و رشته کوههای زاگرس فعال است(نقشه 3) و عامل باد و غباردر مرزهای شرقی ایران بویژه در سیستان تعیین کننده ترین تظاهر اقلیم و متمایز کننده شرایط آب و هوای این ناحیه از نواحی پیرامون است(نقشه 4). عامل تابشی در کرانه های عمان و خلیج فارس و بر روی دامنه های شرقی زاگرس غلبه دارد(نقشه 5). مقایسه عامل تابشی، ابرناکی و بارشی روی زاگرس و کرانه های خزر آشکارکننده این است که هر چند در هر دو قلمرو بارش زیاد است اما در کرانه های خزر ابرناکی نسبت به بارش ویژگی بارزتری است. به بیان دیگر پیدایش ابر در آسمان کرانه های خزر نسبت به زاگرس کمتر بدنبال خود با بارش  همراه میشود. بر روی زاگرس اهمیت بارش از تابش بیشتر است و ابرناکی غالب نیست پس روی زاگرس تشکیل ابر معمولا با بارش همراه میشود. این تفاوت میتواند ناشی از تفاوت نوع بارش در این دو قلمرو باشد. در هر حال روشن ساختن آن نیازمند بررسیهای سینوپتیک است. عامل تندری دارای دو کانون عمده یکی در گوشه جنوبشرقی و دیگری در گوشه شمالغربی ایران است.....